AT360493B - Verfahren zur untersuchung von im auspuffgas von brennkraftmaschinen enthaltenen unver- brannten kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung von im Auspuffgas von Brennkraft- maschinen enthaltenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen. 



     . Die   im Zuge des steigenden Energie- und Umweltbewusstseins immer wichtiger werdende Frage nach der Zusammensetzung des Auspuffgases von Brennkraftmaschinen hat es notwendig gemacht, Möglichkeiten zu suchen und Verfahren zu entwickeln, um die Konzentrationen von im Auspuffgas enthaltenen
Bestandteilen auf möglichst einfache und sichere Weise zu ermitteln, nicht zuletzt auch um durch entsprechende Änderungen an der Brennkraftmaschine den gesetzlichen Forderungen betreffend die
Zusammensetzung der Auspuffgase entsprechen zu können. 



   In diesem Zusammenhang besonders wichtig ist der Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im
Auspuffgas, da dieser unter anderem auch über den Grad der Verbrennung des Kraftstoffes in der
Brennkraftmaschine und damit über die Ausnutzung des Kraftstoffes Aufschluss gibt. 



   Die bekannten Verfahren zur Untersuchung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Auspuffgas erlauben zwar eine prozentuelle Angabe des Anteils dieser am insgesamt emittierten Auspuffgas, lassen jedoch keinen Schluss auf die Ursache einer eventuellen Abweichung der gemessenen Konzentration von einer Soll-Konzentration und damit keine gezielte Fehlerbekämpfung bzw. Weiterentwicklung zu. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, die im Auspuffgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe nach ihrer Herkunft getrennt zu erfassen, um durch Vergleich mit
Soll-Werten Abweichungen gezielt ausschalten zu können. 



   Die Erfindung geht davon aus, dass die im Auspuffgas von Brennkraftmaschinen enthaltenen
Kohlenwasserstoffe zwei mögliche Quellen, nämlich den Kraftstoff und das Schmieröl haben. Für eine mechanisch intakte und gut eingestellte Brennkraftmaschine gibt es für jeden Betriebspunkt ein bestimmtes Verhältnis von Kraftstoff- und Schmierölanteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe im
Auspuffgas, wobei im allgemeinen der Schmierölanteil kleiner als 5% der gesamten emittierten Kohlen- wasserstoffe ist. Bei Kenntnis dieses Soll-Verhältnisses ist es für den Fachmann möglich, aus einer
Verschiebung desselben Rückschlüsse auf die Ursache der Verschiebung zu ziehen. Damit kann dann an die gezielte Fehlerbekämpfung bzw. Weiterentwicklung gegangen werden. 



   Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Auspuffgas über eine mit Adsorptionsmaterial, vorzugsweise hydrophoben organischen Polymeren, gefüllte Falle geleitet wird, dass die auf diese Weise am Adsorptionsmaterial angelagerten unverbrannten Kohlenwasserstoffe anschliessend mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Cyclohexan, n-Pentan oder Benzol, eluiert werden und sodann die im Eluat enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit Hilfe der Gaschromatographie als eine vorwiegend vom Kraftstoff stammende und eine vorwiegend vom Schmieröl stammende Fraktion getrennt erfasst werden. 



   Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe werden zur Probenentnahme am Adsorptionsmaterial angelagert und somit gesammelt und angereichert. Die Falle, welche das Adsorptionsmaterial enthält, wird nach der Probenentnahme mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel durchspült, wodurch die angelagerten Kohlenwasserstoffe eluiert werden. Dieses Eluat wird anschliessend im Gaschromatographen untersucht. Durch das bekannte und hier nicht näher erläuterte Verfahren der Gaschromatographie erfolgt eine Auftrennung der im Eluat enthaltenen und sich in ihren Siedekurven unterscheidenden Kohlenwasserstoffe, welche sodann in zeitlicher Aufeinanderfolge erfasst und üblicherweise in einem Gaschromatogramm dargestellt werden. 



   Es ist nun möglich, die im Gaschromatogramm zuerst   aufscheinenden,   also leichter flüchtigen Anteile an Kohlenwasserstoffen dem Kraftstoff, und die daran anschliessend aufgezeichneten, also schwerer flüchtigen Kohlenwasserstoffe dem Schmieröl zuzuordnen. 



   Kennt man das Gaschromatogramm des Soll-Zustandes für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, so ist es nun leicht möglich, eine Erhöhung des Gesamtanteiles der unverbrannten Kohlenwasserstoffe eindeutig dem Verursacher, also entweder dem Kraftstoff oder dem Schmieröl zuzuordnen. Es kann dadurch auf einfache Weise ein prozentuales Soll-Verhältnis der beiden Anteile für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angegeben werden, was die Angabe einer Abweichung   z. B.   ebenfalls auf prozentualer Basis ermöglicht. Somit kann dann eine gezielte Fehlerbekämpfung bzw. weitere Entwicklung der Brennkraftmaschine erfolgen. 



   Die Elution der unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsmaterial der Falle kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung entgegen zur Sammelrichtung erfolgen. Dadurch wird dem bei der 

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Probenentnahme entstehenden Konzentrationsgefälle in Sammelrichtung der am Adsorptionsmaterial angelagerten Kohlenwasserstoffe Rechnung getragen und eine weitere Verringerung der Konzentration im
Eluat verhindert. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand des gezeichneten Ausführungsbeispiels näher erläutert :
Fig. 1 zeigt schematisch die Probenentnahme am Prüfstand und Fig. 2 zeigt schematisch die Messung und
Auswertung der gemäss Fig. 1 genommenen Probe. 



   Am Auspuffrohr-l-der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist, wie in   Fig. 1   ersichtlich, eine Sonde --2-- angebracht, mittels welcher Auspuffgas abgesaugt werden kann. Über die obere   Abzweigung --5-- des T-Stückes --3-- wird   das Auspuffgas durch das Filter --4-- zu üblichen   Abgasanalysatoren --6-- geleitet.   Diese messen in bekannter Weise   z.

   B.   die Konzentration von
Kohlenmonoxyd, die Gesamtkonzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, die Konzentration an NOx u. dgl. im Auspuffgas. Über die untere   Abzweigung --7-- des T-Stückes --3-- wird   mit Hilfe der Pumpe --9-- Auspuffgas von der   Sonde --2-- durch   die   Falle --8-- gesaugt.   Diese besteht aus einem Rohr   - -11--, welches   zwischen geeigneten gasdurchlässigen   Abschlussteilen das   Adsorptionsmaterial -   enthält.   Dieses besteht vorzugsweise aus hydrophoben organischen Polymeren, wie sie auch als
Trägermaterialien in der Gaschromatographie Verwendung finden.

   Auf diese Weise werden am Adsorptions-   material   --10-- der Falle --8-- unverbrannte Kohlenwasserstoffe des Auspuffgases im Laufe der Probenentnahme angelagert und angereichert. 



   Nach beendigter Probenentnahme wird die Falle --8-- von der Pumpe --9-- und der unteren   Abzweigung --7-- des T-Stückes --3-- gelöst   und in die Anordnung nach Fig. 2 eingespannt. Der Behälter -   enthält   ein niedrig siedendes organisches Lösungsmittel, vorzugsweise Cyclohexan, n-Pentan oder Benzol, welches nun vorzugsweise entgegen der sich gemäss Fig. 1 ergebenden Sammelrichtung durch die Falle --8-- geleitet wird. Auf diese Weise werden die am Adsorptionsmaterial --10-- angereicherten Kohlenwasserstoffe eluiert und im   Auffanggefäss --14-- gesammelt.   



   Das Eluat --14'-- wird sodann auf bekannte und hier nicht näher dargestellten Weise im Gaschromatographen --GC-- mittels eines Temperaturprogramms in die einzelnen Kohlenwasserstoffe aufgetrennt, welche sodann im Gaschromatogramm in zeitlicher Aufeinanderfolge, ihren Siedekurven entsprechend, aufscheinen. 



   Da die höchstsiedenden Komponenten des Kraftstoffes mit den niedrigst siedenden Verbindungen des Schmieröls in ihren Siedepunkten zusammenfallen, kommt es zu einer mehr oder weniger deutlichen Überlappung beider Anteile und somit zu keiner scharfen Trennung im Gaschromatogramm. Die Trennlinie, die das aufgezeichnete Gaschromatogramm in zwei Flächen entsprechend dem Kraftstoff- und Schmierölanteil teilt, muss mit Testgemischen empirisch gefunden werden und hängt vom Verhältnis KraftstoffSchmieröl ab. Am besten bestimmt man die Trennlinie eines Testgemisches mit 1 bis 4% Schmieröl, da die emittierten Kohlenwasserstoffe intakter Motoren in dieser Grössenordnung unverbrannte Schmierölanteile enthalten.

   Ein mit dem Gaschromatographen gekoppelter geeigneter   Integrator --15-- ermöglicht   die Berechnung der   Kraftstoff-Schmierölanteile   mit einer Genauigkeit von etwa 1, 5%, sofern der Schmierölanteil in der Grössenordnung des Testgemisches liegt. Obwohl eine solche Analyse nicht allzu genau ist, ermöglicht sie doch Aussagen   z. B.   über eventuelle mechanische Fehler, die zu einem erhöhten Schmierölausstoss einer Verbrennungskraftmaschine führen, wodurch eine gezielte Fehlerbekämpfung einsetzen kann. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Untersuchung von im Auspuffgas von Brennkraftmaschinen enthaltenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das Auspuffgas über eine mit Adsorptionsmaterial (10), vorzugsweise hydrophoben organischen Polymeren, gefüllte Falle (8) geleitet wird, dass die auf diese Weise am Adsorptionsmaterial (10) angelagerten unverbrannten Kohlenwasserstoffe anschliessend mit einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel (13), vorzugsweise Cyclohexan, n-Pentan oder Benzol, eluiert werden und sodann die im Eluat (14') enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit Hilfe der Gaschromatographie als eine vorwiegend vom Kraftstoff stammende und eine vorwiegend vom Schmieröl stammende Fraktion getrennt erfasst werden.

   <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 Lösungsmittel die Falle (8) zur Elution der Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsmaterial (10) entgegen zur Sammelrichtung durchströmt.